縮短300MW機組啟動時間的措施

1、縮短300MV機組啟動時間的措施黔北電廠4X 300MW機組鍋爐分別為北京巴威引進美國B&W公司技術生產(chǎn) B & WB-1025 / 17.4-M 型和四川東鍋從美國福斯特惠勒公司引進的技術生產(chǎn) DG1025 / 18 . 2- H 15型鍋爐。四臺鍋爐的布置均為鍋爐為單爐膛平衡通風、中間一次再熱、亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)單汽包鍋爐，“ W ”形火焰燃燒方式。汽輪機是東方汽輪機廠生產(chǎn)的N300- 16.7/537/537 - 8型（合缸）汽輪機，型式：亞臨界、中間再熱、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機。300MW機組的啟動過程大致分為三段，從投爐底加熱到點火為第一階段，從點火到?jīng)_轉(zhuǎn)為第二

2、階段， 從沖轉(zhuǎn)到并網(wǎng)為第三階段。投產(chǎn)初期由于對機組性能摸得不透，制造廠、設計院在系統(tǒng)設計時都存在一些 問題，以致每次啟動都會消耗大量的時間和燃油，有時開一次機從投爐底加熱算起到并網(wǎng)需要一、兩天時 間，燃油消耗 80 多噸以上，即不快捷，也不經(jīng)濟。1. 爐底加熱黔北電廠鍋爐爐底加熱 （以3號爐為例 ）汽源來至鄰爐蒸汽，由輔汽聯(lián)箱經(jīng)過爐底加熱聯(lián)箱，由六路分 別引入集中下水分配集箱。爐底加熱的作用： （1） 鍋爐冷態(tài)啟動時投運爐底加熱，對點火初期的燃燒十分 有利，并且可以縮短點火啟動時間，節(jié)約廠用電及啟動用油；（2） 點火初期鍋爐效率一般很低，采用相鄰機組的抽汽來加熱爐水，節(jié)約煤和燃油，可提高啟動經(jīng)

3、濟性。1.1 存在的問題實際運行中，鄰爐輔汽聯(lián)箱加熱蒸汽參數(shù)：壓力1.3MPa，溫度250280C。通過爐底加熱母管到爐底加熱聯(lián)箱時壓力只有 1.0 MPa,與鍋爐說明書上設計的爐底加熱蒸汽壓力1.271.58 MPa相比偏低，爐底加熱效果達不到設計值。1.1.1 據(jù)東方鍋爐說明書介紹，爐底加熱聯(lián)箱壓力可控制在 1.31.6MPa , 減去汽包高度引起的壓差 0.50.6MPa，汽包壓力可達到 0.81.0MPa,其飽和溫度應到 170179C，從理論上分析，只要爐底加熱壓力 控制在1.3MPa以上，汽包壁溫可加熱到 170C以上。而廠家設計輔汽聯(lián)箱時，壓力設計最高為1.5MPa，受其實際管道

4、材質(zhì)的限制，不能將輔汽聯(lián)箱壓力進一步提高，再通過爐底加熱母管到爐底加熱聯(lián)箱時壓力只有 1.0 MPa, 爐底加熱蒸汽參數(shù)受到限制，達不到鍋爐說明書要求的參數(shù)。1.1.2 東方鍋爐廠設計爐底加熱系統(tǒng)只對鍋爐 6根下降管進行加熱，相對加熱面受到限制，加熱速度慢。1.2 改進措施1.2.1 改進加熱汽源經(jīng)分析，爐底加熱汽源應高于鍋爐說明書的要求，從現(xiàn)場系統(tǒng)的布置情況來看，再熱冷段的蒸汽參數(shù) 比較合適（壓力 3.5MPa，溫度350C）,且系統(tǒng)較好布置，可不經(jīng)過輔汽聯(lián)箱直接從改進的管道到爐底加 熱母管，并不受其輔助蒸汽聯(lián)箱的壓力限制，改造工程量較小，不影響輔助蒸汽聯(lián)箱的正常運行，進而達 到提高爐底加熱

5、蒸汽溫度和壓力的目的。7機稱豹序&來3*機0猶來圣旳沖爐嚷Sr瘞用注系統(tǒng)修改前圖1:原輔汽聯(lián)箱汽源系統(tǒng)圖耳3卅空汽聯(lián)箝圖2:改造后輔汽聯(lián)箱汽源系統(tǒng)圖（虛線為改造管道）1.2.2改進加熱的入口對3、4號爐參照北京巴威鍋爐廠設計的爐底加熱系統(tǒng)，在原系統(tǒng)基礎上，增加爐底加熱系統(tǒng)管道，從 水冷壁下聯(lián)箱引入，改造工程量小，且不影響水冷壁下聯(lián)箱的正常使用。圖3:原爐底加熱聯(lián)箱汽源系統(tǒng)圖*趣心向H- 更品門t 3¥討1圖4 :改造后爐底加熱聯(lián)箱汽源系統(tǒng)圖(虛線為改造管道)改造后投運效果，在保證鄰機再熱冷段壓力為3.5MPa,爐側(cè)爐底加熱聯(lián)箱壓力可達1.7MPa以上，8小時后汽包壁溫可以加熱

6、到185C左右，加熱效果大幅度提高，并且加熱時間縮短，效果明顯。每次冷態(tài)啟動時，采用爐底加熱后將汽包壓力提高到I.OMPa，可縮短機組點火到汽機沖轉(zhuǎn)時間1小時，按照平均投運 10只油槍運行，每只油槍出力為800kg/h，燃油價格為0.7萬元/t，節(jié)約燃油費用5.6萬元。引風機平均電流100A (6kV),送風機平均電流 42A( 6kV),空預器平均電流 8A ( 380V)，節(jié)約電量為2370kW.h，按照上網(wǎng)電價0.31元/ kW.h，節(jié)約735元。影響鄰機燃煤投資，每次冷態(tài)啟動投入爐底加熱耗汽量20t/h，將耗汽量折算成影響機組補水率：20/900 X 100=2.22%，損失的蒸汽品質(zhì)

7、為飽和蒸汽，每1喘卜水率影響2g/kW.h原煤耗，則每次投運爐底加熱影響原煤量13.2噸，原煤價格為420元，共影響5544元。綜述每次冷態(tài)啟動，節(jié)約資金5萬多元。2. 疏水系統(tǒng)2.1存在的問題300MW機組汽輪機高壓自動主汽門前疏水系統(tǒng)自投運以來，每次啟動都會出現(xiàn)機、爐側(cè)主汽溫度偏差較大，最大達150 C以上，要想滿足沖轉(zhuǎn)參數(shù)，經(jīng)常要求爐側(cè)汽溫比機側(cè)高出100C以上，為此經(jīng)常延緩沖轉(zhuǎn)12小時左右，沖轉(zhuǎn)后，這個偏差很快縮小， 我們認為暖管時間過長， 嚴重影響了機組的快速啟動， 延長了并網(wǎng)時間，同時也增加了燃油耗量。原系統(tǒng)設計：主路為40mm的疏水氣控門帶8mm的節(jié)流孔,旁路為Dn20的疏水門。

8、開始我們認為是管路不干凈，有渣滓堵塞，多次對閥門及管路系統(tǒng)進行檢查，渣 滓堵塞的次數(shù)很少，大多數(shù)時候都沒有發(fā)現(xiàn)問題，最終未能有效解決暖管時間過長的問題，疏水速度過慢。見表1表1序號機組名稱設備編號開機時間疏水狀況1* 1機左右側(cè)主汽門前疏水2006.2.15疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2007.3.09疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2008.04.20疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2008.09.07疏水不暢，放緩管壁升溫2* 2機左右側(cè)主汽門前疏水2006.05.18疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2007.04.10疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門

9、前疏水2008.03.11疏水不暢，放緩管壁升溫3* 3機左右側(cè)主汽門前疏水2006.10.30疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2007.08.12疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2008.03.10疏水不暢，放緩管壁升溫4* 4機左右側(cè)主汽門前疏水2006.07.23疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2007.04.17疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2007.08.07疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2007.10.20疏水不暢，放緩管壁升溫左右側(cè)主汽門前疏水2008.03.05疏水不暢，放緩管壁升溫我們對國內(nèi)同類型機組進行考察，300MW機組高壓自動

10、主汽門前疏水速度過慢均未重視，也沒有很好的解決方案。2.2改進措施經(jīng)我廠專業(yè)技術人員組織分析，認為300MW機組高壓自動主汽門前疏水系統(tǒng)設計過小，造成主蒸汽管暖管時間過長，第一步將主路上8mm的節(jié)流孔取消，改為 Dn40的手動門，機組啟動暖管時全開，正常運行后收小當作節(jié)流孔。改造后，機組啟動時，機、爐側(cè)主汽溫度偏差縮小到80 C左右，暖管時間縮短了0.5小時。后我們認為還有空間，將該路疏水管擴大到80mm現(xiàn)機組啟動時，機、爐側(cè)主汽溫度偏差縮小到 30 C左右，暖管時間縮短了 1個多小時，縮短了機組的啟動時間。3高缸預暖我廠300MW氣輪機系東方汽輪機廠生產(chǎn)的N300-16.7/537/537-

11、8 型機組，該機組高壓缸設計配置了一套啟動預暖系統(tǒng)，在機組冷態(tài)啟動前使用輔助蒸汽從高壓缸排汽口進去，從一段抽汽管疏水和汽缸夾層疏水、汽缸底部疏水排出，對高壓缸及轉(zhuǎn)子進行加熱，將高壓內(nèi)缸溫度加熱到150C，高壓內(nèi)缸內(nèi)外壁溫差小于50C，中壓缸進汽處和排汽口處金屬溫度大于50 C,以減小冷態(tài)啟動沖轉(zhuǎn)初期汽缸金屬熱應力。3.1存在的問題根據(jù)該型汽輪機的出廠說明書要求，采用這種預暖方式，高缸預暖只需要投入5小時左右就加熱到150C左右的缸溫，但是啟動沖轉(zhuǎn)到 1200 r/min時必須進行暖機 30分鐘，才能繼續(xù)升速到 2000 r/min，再進行 暖機60分鐘，檢查暖機結束后才能繼續(xù)升速到3000r/

12、min ,整個啟動過程中暖機時間至少要 1.5小時，沖轉(zhuǎn)過程中各個階段對應汽缸金屬溫度如下表2：表2：測點預暖投入時預暖結束時沖到2000r/min時沖到3000r/min時高壓內(nèi)缸溫度C)上內(nèi)65上內(nèi)151上內(nèi)165上內(nèi)180下內(nèi)62下內(nèi)151下內(nèi)168下內(nèi)180上外63上外150上外162上外177下外62下外149下外166下外187中壓內(nèi)缸溫度(C)上內(nèi)66上內(nèi)95上內(nèi)107上內(nèi)136下內(nèi)62下內(nèi)71下內(nèi)93下內(nèi)159上外60上外89上外97上外129下外60下外71下外86下外125調(diào)節(jié)級溫(C)及膨脹值(mm)調(diào)節(jié)級63調(diào)節(jié)級182調(diào)節(jié)級171調(diào)節(jié)級250總脹4/4總脹5/5總脹6

13、.0/6.2總脹7.2/7.3高脹1.0高脹2.4高脹2.0高脹2.3低脹1.01低脹1.47低脹2.3低脹1.4排汽口溫度(C)高排上30高排上193高排上204高排上217高排下30高排下203高排下221高排下225中排上22中排上88中排上99中排上118中排下22中排下124中排下127中排下1303.2改進暖缸方式經(jīng)過分析，我們認為利用輔助蒸汽還可將缸溫提得更高，整個過程溫度變化率較小且可控，而有利于后期沖轉(zhuǎn)參數(shù)的控制。 改進后的暖缸方式， 高缸預暖只需要投入 15小時左右就可以將缸溫加熱到 250 C左 右，此時汽輪機已經(jīng)由冷態(tài)加熱為溫態(tài)機組了，啟動過程中，可以按溫態(tài)啟動的要求進

14、行啟動，啟動沖轉(zhuǎn) 中不需要進行暖機，可以直接沖到2000 r/mi n 時進行檢查，檢查參數(shù)達到2000r/mi n時暖機結束時條件后就繼續(xù)升速到 3000r/min，整個啟動過程中減少了暖機時間1.5小時，沖轉(zhuǎn)過程中最少要使用4只1.5噸/小時的油槍維持沖轉(zhuǎn)參數(shù)的穩(wěn)定，這樣每次冷態(tài)啟動，只要我們提前做好啟動準備和安排好各項工作，都可以將其加熱到溫態(tài)啟動，每次啟動可以節(jié)約啟動燃油7.0噸。沖轉(zhuǎn)過程中各個階段對應汽缸金屬溫度如表3:表3:測點預暖投入時預暖結束時沖到2000r/min時沖到3000r/min時高壓內(nèi)缸溫度（C）上內(nèi)73上內(nèi)240上內(nèi)220上內(nèi)239下內(nèi)73下內(nèi)245下內(nèi)225下內(nèi)

15、242上外73上外239上外224上外240下外72下外241下外223下外240中壓內(nèi)缸溫度（C）上內(nèi)66上內(nèi)158上內(nèi)155上內(nèi)160下內(nèi)62下內(nèi)171下內(nèi)165下內(nèi)170上外61上外158上外156上外161下外61下外179下外167下外169調(diào)節(jié)級溫（C）及 膨脹值（mm調(diào)節(jié)級73調(diào)節(jié)級242調(diào)節(jié)級230調(diào)節(jié)級260總脹5/5總脹12/12總脹12/12總脹12.5/12.5高脹1.45高脹4.4高脹2.0高脹2.3低脹1.11低脹2.47低脹1.5低脹2.3排汽口溫度（C）高排上30高排上240高排上180高排上200高排下30高排下249高排下190高排下205中排上22中排上1

16、80中排上125中排上138中排下22中排下192中排下132中排下1503.3安全性分析從表2、表3數(shù)據(jù)可以看出，暖缸溫升率很小，時間較長，暖缸溫升率最大只能到0.5 C /min，遠低于汽輪機運行說明書規(guī)定溫升11.5 C /min ,金屬熱應力不會超過汽輪機設計規(guī)定值，對轉(zhuǎn)子壽命不會產(chǎn)生其它影響；高缸預暖投入時間較長，暖缸時間充足，沖轉(zhuǎn)前保證悶缸4個小時，暖缸效果更好，從開始暖缸到?jīng)_轉(zhuǎn)前，汽輪機暖機時間較長，可以同爐底加熱同時投，也可以提前，由于暖機時間較長，汽輪機 轉(zhuǎn)子和汽缸溫度場和原來啟動方式同轉(zhuǎn)速工況下比較相對均勻，并且溫度相對提高，啟動安全性反而有所 提高。從以前啟動到2000r

17、/min暖機結束時參數(shù)看，雖然調(diào)節(jié)級溫度和中排溫度達到 250C和130 C ,但是高、 中壓缸各部溫度都只有170 C到200 C左右，總膨脹值都只有 67mm采用現(xiàn)在這種提前暖機方式啟動，調(diào)節(jié)級溫度和中排溫度也能達到或超過250C和130C，汽輪機其它各部金屬溫度和膨脹值都高于以前同轉(zhuǎn)速階段狀態(tài)，總膨脹值達到12mm以上，體現(xiàn)汽輪機暖機效果比以前啟動方式下同階段工況還要好。如果說按照原來的啟動方式啟動，在沖轉(zhuǎn)到3000r/min前高中壓轉(zhuǎn)子金屬脆性轉(zhuǎn)變溫度能達到規(guī)定值121 C以上的話，我們可以利用轉(zhuǎn)子熱應力計算公式進行推導出將汽輪機由冷態(tài)加熱到溫態(tài)后采用溫態(tài)啟動沖轉(zhuǎn) 到3000r/min前高中壓轉(zhuǎn)子金屬脆性轉(zhuǎn)變溫度也能達到規(guī)定值121 C以上，是安全的。最近兩年A修我們對汽缸結合面檢查基本無變形，轉(zhuǎn)子沒有影響壽命的缺陷。4.結論黔北電廠300M